KR101562504B1 - Equipment for cell cultur with complex stimulation, and cell culture method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세포 복합 자극 및 배양 장치, 및 이를 이용한 세포의 배양 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세포가 배양되는 멤브레인의 상부 공간과 하부공간의 압력을 개별적으로 조절함으로써 각각 직접적인 인장력 및 간접적인 유체 역학적 방법에 의한 압축력을 독립적으로 인가할 수 있는 세포 복합 자극 및 배양 장치, 및 이를 이용한 세포의 배양 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cell complex stimulating and culturing apparatus and a method of culturing cells using the same, and more particularly, to a method of culturing cells using a direct tensile force and an indirect fluid The present invention relates to a cell complex stimulation and culture apparatus capable of independently applying a compressive force by a mechanical method, and a method of culturing cells using the same.
Description
본 발명은 세포 복합 자극 및 배양 장치, 및 이를 이용한 세포의 배양 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 세포가 배양되는 멤브레인의 상부 공간과 하부공간의 압력을 개별적으로 조절함으로써 각각 직접적인 인장력 및 간접적인 유체 역학적 방법에 의한 압축력을 독립적으로 인가할 수 있는 세포 복합 자극 및 배양 장치, 및 이를 이용한 세포의 배양 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cell complex stimulating and culturing apparatus and a method of culturing cells using the same, and more particularly, to a method of culturing cells using a direct tensile force and an indirect fluid The present invention relates to a cell complex stimulation and culture apparatus capable of independently applying a compressive force by a mechanical method, and a method of culturing cells using the same.
생체 세포의 근원이 되는 줄기세포를 생물체를 이루는 많은 종류의 서로 다른 세포로 분화시키고자 하는 의료 분야의 연구에 있어서, 분화를 촉진하기 위한 배양액의 조성과 분화 유도 물질의 처리를 통한 생화학적 처리 외에 세포에 인장력, 전단력, 압축력 및 초음파 등 다양한 기계적 처리법들이 적용되고 있다. In addition to the biochemical treatment through the composition of the culture medium and the treatment of the differentiation inducing substance to promote the differentiation in the medical field where the stem cell which is the source of the living cell is to be differentiated into many different cells constituting the living body, Various mechanical treatments such as tensile force, shear force, compressive force and ultrasonic wave are applied to the cells.
또한, 줄기 세포로부터 인간 및 동물에 대한 대체 조직(replacement tissue), 특히 기계-반응 조직의 경우, 완전한 기능을 가지는 조직으로 줄기 세포를 분화시키기 위해서는 줄기 세포를 배양하는 동안 배양 중인 세포에 기계적 자극을 인가하는 것이 필요하다.In addition, in order to differentiate stem cells into full-function tissues in the case of replacement tissues for human and animal, in particular, machine-reactive tissues, stem cells are required to undergo mechanical stimulation during culturing of the stem cells .
그중에서도 중간엽 줄기세포는 다양한 자극(성장인자, 호르몬, 물리적 자극 등)에 의해 여러 종류의 조직세포로 분화가 가능하다고 알려져 있다. 중간엽 줄기세포를 이용한 인공 조직재생에 있어서 물리적 자극은 중요한 요소 중 하나이며, 최근 발표되고 있는 논문 및 학술자료에 의하면 화학적 자극보다 물리적 자극이 줄기세포의 배양속도 및 분화 방향의 제어에 더욱 효과적이라는 결과들이 나오고 있다. 이러한 이유로 인공 근골격계 조직재생에 있어서 물리적 자극을 대체할 만한 기계적 자극의 수치적 정량화는 매우 중요한 연구분야라 할 수 있다. Among them, mesenchymal stem cells are known to be able to differentiate into various types of tissue cells by various stimuli (growth factors, hormones, physical stimulation, etc.). Physical stimulation is one of the important factors in artificial tissue regeneration using mesenchymal stem cells. According to recently published papers and academic data, physical stimulation rather than chemical stimulation is more effective in controlling the culture speed and direction of differentiation of stem cells The results are coming out. For this reason, numerical quantification of mechanical stimuli to replace physical stimuli in artificial musculoskeletal tissue regeneration is a very important research field.
각각의 세포에 대해 필요한 물리적 자극의 정도는 세포 유형(cell type)과 조직 유형에 따라 다양하게 변한다. 그러한 물리적 자극을 발생시키는 여러 방법들이 알려져 있으며, 이 중 셀에 대한 직접적인 기계적 자극, 유체역학의 압축(hydrodynamic compress) 시스템 등이 있다. 셀에 대한 직접적인 기계적 자극을 이용하는 방법은 롤러(roller) 또는 그와 같은 것을 사용하여 세포를 압축하는데 반해, 유체역학의 압축 시스템을 이용하는 방법은 생체반응기를 제공하는 세포 배양 환경에서 증가된 압력 펄스를 이용하여 세포를 기계적으로 자극한다.The degree of physical stimulation required for each cell varies with cell type and tissue type. Several methods of generating such physical stimuli are known, including direct mechanical stimulation of cells, hydrodynamic compress systems, and the like. While methods utilizing direct mechanical stimulation of the cell use a roller or the like to compress the cells, methods using a hydrodynamic compression system may require an increased pressure pulse in a cell culture environment providing a bioreactor To stimulate the cells mechanically.
하지만, 이와 같이 세포를 기계적으로 자극하는 알려진 기존의 방법을 적용하더라도 뼈, 건, 연골 등과 같은 여러 조직 유형에 대해서는 완전히 만족한 결과를 나타내지 못하고 있다. 직접적인 기계적 자극 방법은 배양을 위해 필요한 무균 조건(aseptic condition)을 유지하기 어려우며, 유체역학의 압축 방법은 일반적으로 비효율적이라고 알려져 있다. 또한, 종래 방법들은 어느 한 시점에서 단지 한 종류의 자극 만이 배양된 세포들에 인가되면서 가해지는 하중과 그에 따른 변위값을 측정하여 정밀하게 피드백하지 못하는 문제점이 있었다.
However, even if a known conventional method of mechanically stimulating a cell is applied, it is not completely satisfactory for various tissue types such as bones, tendons, and cartilage. Direct mechanical stimulation methods are difficult to maintain aseptic conditions necessary for culture, and hydrodynamic compression methods are generally known to be inefficient. In addition, the conventional methods have a problem in that only one type of stimulus is applied to the cultured cells at a certain point and the load applied thereto and the displacement value thereof are measured, so that it can not be precisely fed back.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 직접적인 인장력 및 간접적인 유체 역학적인 방법에 의한 압축력을 독립적으로 인가할 수 있는 새로운 구조의 세포 복합 자극 및 배양 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a cell complex stimulation and culture apparatus capable of independently applying compressive force by direct tensile force and indirect hydrodynamic method in order to solve the problems of the related art as described above.
본 발명은 또한, 본 발명에 의한 및 세포 복합 자극 및 배양 장치를 이용한 세포의 배양 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide a method for culturing cells using the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 The present invention has been made to solve the above problems
중앙부에 장착부를 포함하는 기판;A substrate including a mounting portion at a central portion thereof;
상기 장착부에 장착되고, 바닥부; 상기 바닥부로부터 수직 방향으로 돌출 형성되는 복수개의 세포 로딩 포스트; 및 상기 바닥부에 형성되는 기공;을 포함하는 세포 로딩 지지부; A mounting portion mounted on the mounting portion; A plurality of cell loading posts protruding from the bottom in the vertical direction; And a pore formed in the bottom portion;
상기 장착부와 상기 세포 로딩 지지부 사이에 형성되는 밀봉재;A sealing member formed between the mounting portion and the cell loading support portion;
상기 세포 로딩 지지부의 세포 로딩 포스트가 관통되는 관통구; 및 상기 관통구에 형성되는 세포 배양을 위한 멤브레인;을 포함하는 세포 로딩부; 및 A through hole through which the cell loading post of the cell loading support penetrates; And a membrane for cell culture formed in the through-hole; And
커버부; 를 포함하는 세포 복합 자극 및 배양 장치를 제공한다. A cover portion; And a cell culturing apparatus.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 포스트는 상기 관통구 경계로부터 간격을 두고 상기 관통구를 관통하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 포스트와 상기 관통구 경계와의 간격은 1 mm 내지 10 mm 인 것을 특징으로 한다. In the cell complexing stimulation and culture apparatus according to the present invention, the cell loading post penetrates through the through-hole at an interval from the through-hole boundary. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the distance between the cell loading post and the perforation boundary is 1 mm to 10 mm.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 지지부는 상기 기판의 바닥부로부터 이격되어 상기 기판의 장착부에 장착되는 것을 특징으로 한다. In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the cell loading supporting part is mounted to the mounting part of the substrate, spaced apart from the bottom part of the substrate.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 기판은 상기 기판 바닥부와 상기 세포 로딩 지지부 하부의 공간을 외부와 연통하는 기판 포트를 포함하고, 상기 기판 포트는 제 1 압력 조절 장치와 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 지지부와 상기 기판 바닥부 사이에 형성되는 공간을 기판 포트를 통해 외부와 연통시킴으로써 상기 멤브레인 하부 공간의 압력을 조절하게 된다. In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the substrate may include a substrate port for communicating a space between the bottom of the substrate and the cell loading support with the outside, and the substrate port may be connected to the first pressure regulating device . In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the space formed between the cell loading support and the bottom of the substrate is communicated with the outside through the substrate port to control the pressure in the lower space of the membrane.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 기판 외부의 포트는 제 1 압력 조절 장치와 연결되는 것을 특징으로 한다. In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the port outside the substrate is connected to the first pressure regulating device.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 커버부는 포트를 포함하고, 상기 포트는 제 2 압력 조절 장치와 연결되는 것을 특징으로 한다. In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the cover portion includes a port, and the port is connected to the second pressure regulating device.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 제 1 압력 조절 장치와 상기 제 2 압력 조절 장치와 연결되는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention may further include a controller connected to the first pressure regulating device and the second pressure regulating device.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩부와 상기 커버부 사이에 상부 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, an upper sealing member is further provided between the cell loading section and the cover section.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 관통구 중앙부에 형성되는 멤브레인은 시트, 필름, 발포체, 스폰지 또는 그 조합으로 이루어진 군에서 선택되며, 생물학적, 반합성 멤브레인 또는 합성 재료로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 한다.In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the membrane formed at the center of the through-hole may be selected from the group consisting of a sheet, a film, a foam, a sponge or a combination thereof, .
본 발명에 의한 생물학적 멤브레인은 인간 양막 멤브레인, 무세포 진피, 소장 점막하(SIS) 멤브레인 및/또는 그 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 한다.The biological membrane according to the present invention is characterized in that it is selected from the group consisting of a human amnion membrane, an acellular dermis, a small intestine submucosa (SIS) membrane and / or a combination thereof.
본 발명에 의한 반합성 재료는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 히알루론산 및/또는 그 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 한다.The semisynthetic material according to the invention is characterized in that it is selected from the group consisting of polylactic acid, polyglycolic acid, hyaluronic acid and / or combinations thereof.
본 발명에 있어서 합성 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 및/또는 그 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 한다.The synthetic material in the present invention is characterized in that it is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene-terephthalate and / or combinations thereof.
본 발명에 있어서 멤브레인은 투명, 반투명 또는 불투명일 수 있으며, 선택적으로 코팅될 수 있다.
In the present invention, the membrane may be transparent, translucent or opaque and may optionally be coated.
본 발명은 또한, The present invention also relates to
멤브레인에 세포를 배양시키는 단계; Culturing the cells in a membrane;
상기 기판에 연결된 제 1 압력 조절 장치로부터 멤브레인 하부 공간에 압력을 조절하여 멤브레인의 변형을 유도하고, 멤브레인 변형에 의해 상기 멤브레인에서 배양된 세포에 인장 압력을 인가하는 단계; Adjusting a pressure in a lower space of the membrane from a first pressure regulating device connected to the substrate to induce deformation of the membrane and applying a tensile pressure to the cells cultured in the membrane by membrane strain;
상기 커버부에 연결된 제 2 압력 조절 장치로부터 멤브레인 상부 공간에 압력을 조절하여 상기 멤브레인에서 배양된 세포에 정수압을 인가하는 단계; 를 포함하는 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치를 이용하여 세포를 배양하는 방법을 제공한다. Adjusting the pressure in the upper space of the membrane from the second pressure regulating device connected to the cover part to apply hydrostatic pressure to the cells cultured in the membrane; The present invention provides a method for culturing cells using the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention.
본 발명에 의한 세포를 배양하는 방법에 있어서, 상기 인장 압력을 인가하는 단계 및 정수압을 인가하는 단계는 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있으며, 인장 압력을 인가한 후 정수압을 인가하거나, 정수압을 인가한 후 인장 압력을 인가하는 것이 모두 가능하다.
In the method of culturing cells according to the present invention, the step of applying the tensile pressure and the step of applying the hydrostatic pressure may be performed simultaneously or sequentially, and the hydrostatic pressure may be applied after applying the tensile pressure, It is possible to apply a post-tension pressure.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치는 세포가 배양되는 멤브레인의 상부 및 하부 구조를 개선하여 멤브레인의 상부와 하부에 직접적인 인장력 및 간접적인 유체 역학적인 방법에 의한 압축력을 독립적으로 조절하여 인가함으로써 더욱 효율적으로 세포에 기계적인 자극을 인가하면서 배양할 수 있다.
The cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention improves the upper and lower structures of the membrane on which the cells are cultured and independently adjusts and applies a direct tensile force and an indirect hydrodynamic compression force to the upper and lower portions of the membrane, It can be efficiently cultured while applying mechanical stimulation to the cells.
도 1은 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치의 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치, 진공 인가 장치, 압력 인가 장치, 및 상기 진공 인가 장치, 압력 인가 장치와 각각 연결되는 제어부를 포함하는 세포 복합 자극 및 배양 시스템을 나타내었다.
도 3은 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 지지부와 세포 로딩부를 나타낸다.
도 4에 멤브레인 하부 공간에 진공이 인가될 경우의 상태를 나타내었다.
도 5 는 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 멤브레인 상부 공간과 하부 공간의 압력을 조절한 상태를 나타내었다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 상기 세포 로딩 지지부와 세포 로딩부를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치의 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view of a cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention.
FIG. 2 shows a cell complex stimulation and culture system including a cell complex stimulating and culturing apparatus, a vacuum applying apparatus, a pressure applying apparatus, and a control unit connected to the vacuum applying apparatus and the pressure applying apparatus, respectively, according to the present invention.
FIG. 3 shows the cell loading support unit and the cell loading unit in the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention.
FIG. 4 shows a state in which a vacuum is applied to the lower space of the membrane.
FIG. 5 shows a state in which the pressure in the upper space and the lower space of the membrane is controlled in the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention.
6 shows the cell loading support and the cell loading unit according to another embodiment of the present invention.
7 and 8 are exploded perspective views of a cell complex stimulation and culture apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명을 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치(A) 와 제 1 압력 인가 장치, 즉, 진공 인가 장치(B), 제 2 압력 인가 장치(C), 및 상기 진공 인가 장치(B)와 상기 압력 인가 장치(C)와 연결되는 제어부(D)를 포함하는 세포 복합 자극 및 배양 시스템을 모식적으로 나타내었다. FIG. 1 is an exploded perspective view of a cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a cell complex stimulating and culturing apparatus A and a first pressure applying apparatus, A second pressure application device C and a control part D connected to the vacuum application device B and the pressure application device C. The system shown in FIG.
도 1에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치는 중앙부에 장착부(10)를 포함하는 기판(100); 상기 장착부 주위를 따라 형성되고, 상기 기판과 세포 로딩 지지부 사이를 밀봉하는 밀봉부재(200); 상기 장착부에 장착되고, 바닥부(310), 상기 바닥부로부터 수직 방향으로 돌출 형성되는 복수개의 세포 로딩 포스트(320), 및 상기 바닥부에 형성되는 복수의 기공(330)을 포함하는 세포 로딩 지지부(300); 상기 세포 로딩 지지부의 세포 로딩 포스트가 관통되는 관통구(410); 및 상기 관통구에 형성되는 세포 배양을 위한 멤브레인(420);을 포함하는 세포 로딩부(400); 및 커버부(500)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention includes a
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 장착부(10)는 상기 기판 하부에 일정 공간을 형성하면서 상기 세포 로딩 지지부를 수용할 수 있는 형태로 제작되고, 상기 세포 로딩 지지부는 상기 기판의 바닥부로부터 이격되어 장착된다. 이와 같이 상기 세포 로딩 지지부와 상기 기판의 바닥부 사이에 형성되는 공간이 기판 포트(20)와 연결되어 외부와 연통되도록 함으로써, 상기 기판 포트(20)에 제 1 압력 인가 장치(B)를 연결하는 경우, 상기 세포 로딩 지지부에 형성되는 복수개의 기공(330)을 통해서 멤브레인의 하부 공간의 압력을 조절하는 것이 가능하게 된다. As shown in FIGS. 1 and 2, in the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the
또한, 본 발명에 있어서, 상기 커버부(500)는 상기 기판의 외곽 형태와 동일한 형태로 형성되고, 외부로 통하는 커버부 포트(510)를 포함하며, 상기 커버부 포트(510)를 제 2 압력 인가 장치(C)에 연결하여 상기 멤브레인 상부 공간의 압력을 조절하고, 이에 따라 멤브레인 상부 공간에서 멤브레인에서 배양되는 세포에 간접적인 유체 역학에 의한 정수압을 인가하는 것이 가능하게 된다. In the present invention, the
본 발명에 있어서, 상기 커버부(500)는 멤브레인 상부 공간의 압력을 조절하기 위해 공기를 주입 및 배출하는 2개의 포트를 포함하고 있으며, 상기 도 2에서 보는 바와 같이 상기 커버부(500)는 세포 로딩부의 높이보다 상기 커버부(500)의 측면의 높이가 높게 형성되고, 세포로딩부를 완전히 커버함으로써, 상기 세포로딩부의 형상과는 무관하게 멤브레인의 상부 공간에 압력을 조절할 수 있게 된다. 2, the
또한, 본 발명에 있어서, 상기 기판(100)과 상기 세포 로딩 지지부(300) 사이에 밀봉부재(200)를 포함하여 기밀성을 높여서 멤브레인 하부의 압력을 정밀하게 조절하는 것이 가능하다. In addition, in the present invention, the
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치는 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카르보네이트 등에서 선택되는 다양한 의약 등급 재료로도 제조가능하다. 선택된 재료의 등급은 멤브레인 상에서 배양된 세포를 육안으로 관찰할 수 있도록 투명하게 제조되는 것이 바람직하며, 이와 같은 경우 현미경을 사용하여 실험을 통해 세포의 검사 및 촬영이 가능하다. The cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention can be manufactured with various medical grade materials selected from polyethylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, polycarbonate and the like. The grade of the selected material is preferably made transparent so that the cells cultured on the membrane can be observed with the naked eye. In such a case, it is possible to inspect and photograph the cells through an experiment using a microscope.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 멤브레인은 시트, 필름, 발포체, 스폰지 또는 그 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 멤브레인은 생물학적, 반합성 또는 합성 재료로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the membrane may be selected from the group consisting of a sheet, a film, a foam, a sponge, or a combination thereof. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the membrane may be selected from the group consisting of biological, semi-synthetic or synthetic materials.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 생물학적 멤브레인은 인간 양막 멤브레인, 무세포 진피, 소장 점막하(SIS) 멤브레인 및/또는 그 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the biological membrane may be selected from the group consisting of a human amnion membrane, an acellular dermis, a small intestine submucosa (SIS) membrane, and / or a combination thereof.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 반합성 재료는 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), 히알루론산 및/또는 그 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 합성 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌-테레프탈레이트 및/또는 그 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. In the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the semi-synthetic material may be selected from the group consisting of polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), hyaluronic acid, and / or a combination thereof. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the synthetic material may be selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene-terephthalate and / or combinations thereof .
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 멤브레인은 투명, 반투명 또는 불투명일 수 있으며, 선택적으로 코팅될 수 있다. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the membrane may be transparent, translucent or opaque, and may be selectively coated.
도 3은 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 포스트(320)와 상기 세포 로딩 지지부의 세포 로딩 포스트가 관통되는 관통구(410) 사이의 위치 관계를 나타내었다. 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 포스트(320)는 도 3에서 보는 바와 같이 상기 세포 로딩 포스트가 관통되는 관통구(410) 경계로부터 이격되어 간격을 두고 상기 관통구를 관통하도록 형성되는 것이 바람직하다. 3 shows the positional relationship between the
도 4 및 도 5 에 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서 멤브레인 하부 공간에 진공이 인가될 경우의 상태를 나타내었다. 도 4에서 보는 바와 같이 상기 세포 로딩 포스트가 상기 관통구 경계로부터 간격을 두고 상기 관통구를 관통하고, 상기 세포 로딩부의 바닥부가 복수개의 기공을 포함함으로써, 상기 기판 포트로부터 멤브레인 하부 공간에 진공이 인가될 때 상기 세포 로딩 포스트(320)와 상기 관통구(410) 경계와의 간격 부분에 의하여 멤브레인이 진공이 인가된 하부 공간으로 인장되고, 그에 따라 멤브레인에 배양되는 세포에 직접적인 인장력이 인가되게 된다. FIG. 4 and FIG. 5 show a state in which a vacuum is applied to the lower space of the membrane in the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention. 4, the cell loading post penetrates through the through-hole at an interval from the through-hole boundary, and the bottom of the cell loading portion includes a plurality of pores, whereby a vacuum is applied to the lower space of the membrane from the substrate port The membrane is tensioned into the lower space to which the vacuum is applied by the interval between the
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 관통구(410)와 세포 로딩 포스트(320) 사이의 간격은 1 mm 내지 10 mm 정도가 바람직하다. 상기 관통구(410)와 세포 로딩 포스트(320) 사이의 간격이 1 mm 이하인 경우에는 멤브레인에 인장력을 인가하기가 어려워지며, 10 mm 이상인 경우에는 인장력을 정교하게 조절하기 어려워진다. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the distance between the through-
또한, 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치를 포함하는 세포 복합 자극 및 배양 시스템에서는 상기 제 1 압력 조절 장치 장치(B), 상기 제 2 압력 조절 장치(C) 및 압력 조절 장치들과 연결되는 제어부(D)에 의하여 상기 제 1 압력 조절 장치에 의하여 멤브레인에서 배양되는 세포에 인가되는 인장력과 상기 제 2 압력 조절 장치에 의하여 멤브레인에 배양되는 세포에 인가되는 정수압의 크기를 조절함으로써 다양한 크기의 자극을 세포에 인가하는 것이 가능하다. In addition, in the cell complex stimulation and culture system including the cell complex stimulating and culturing apparatus according to the present invention, the first and second pressure regulating devices (B), (C), and By controlling the magnitude of the tensile force applied to the cells cultured on the membrane by the first pressure regulating device by the control part D and the hydrostatic pressure applied to the cells cultured on the membrane by the second pressure regulating device, To the cells.
본원 발명에 있어서, 멤브레인의 변형량, 즉, 세포에 인가되는 인장압력에 관계되는 인장력은 도 5에서 보는 바와 같이 상기 제 1 압력 조절 장치에 의하여 조절되는 멤브레인 하부 공간의 압력 및 제 2 압력 조절 장치에 의하여 조절되는 멤브레인 상부 공간의 압력의 차에 의하여 조절되며, 세포가 받는 정수압은 상기 제 2 압력 조절 장치에 의한 멤브레인 상부 공간의 압력에 의하여 조절되므로, 상기 제 1 압력 조절 장치와 제 2 압력 조절 장치에서 상기 멤브레인의 상부 공간 및 하부 공간의 압력을 조절함으로써 멤브레인에서 배양되는 다양한 크기의 자극을 세포에 인가하는 것이 가능하게 된다. In the present invention, the amount of deformation of the membrane, that is, the tensile force related to the tensile pressure applied to the cell, is determined by the pressure of the lower space of the membrane, which is controlled by the first pressure regulating device, Since the hydrostatic pressure of the cell is controlled by the pressure of the upper space of the membrane by the second pressure regulating device, the first pressure regulating device and the second pressure regulating device, It becomes possible to apply stimuli of various sizes, which are cultured in the membrane, to the cells by adjusting the pressure in the upper space and the lower space of the membrane in the membrane.
본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치에 있어서, 상기 세포 로딩 포스트의 형상 및 개수는 특별히 제한되지 않는다. 상기 세포 로딩 포스트의 형상은 도 6에서 보는 바와 같이 사각형 뿐만 아니라, 필요에 따라 원형, 타원형, 반원형, 사각형등 모든 폐곡선 형태로 제작하는 것이 가능하며, 상기 세포 로딩 포스트는 도 1에서와 같이 2개 또는, 도 7에서 보는 바와 같이 6개인 것이 가능하며, 필요에 따라 다양한 갯수 및 다양한 형태로 제작되는 것이 가능하다. In the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention, the shape and the number of the cell loading posts are not particularly limited. As shown in FIG. 6, the shape of the cell loading post can be formed in a closed form such as a circle, an ellipse, a semicircle, a square, etc., Alternatively, as shown in FIG. 7, it is possible to have six, and it can be manufactured in various numbers and various forms as needed.
도 8에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치의 분해사시도를 나타내었다. 도 8 에서 보는 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치는 상기 세포 로딩부(400)와 상기 커버부(500) 사이에 에 상부 밀봉 부재(800)를 더 포함하여 장치 내의 기밀성을 높여서 세포에 인가되는 인장력 및 정수압을 좀더 정교하게 조절하는 것이 가능하다.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a cell complex stimulation and culture apparatus according to another embodiment of the present invention. 8, the cell complex stimulating and culturing apparatus according to another embodiment of the present invention further includes an
본 발명은 또한, The present invention also relates to
멤브레인에 세포를 배양시키는 단계; Culturing the cells in a membrane;
상기 기판에 연결된 제 1 압력 조절 장치로부터 멤브레인 하부 공간에 압력을 조절하여 멤브레인의 변형을 유도하고, 멤브레인 변형에 의해 상기 멤브레인에서 배양된 세포에 인장 압력을 인가하는 단계; Adjusting a pressure in a lower space of the membrane from a first pressure regulating device connected to the substrate to induce deformation of the membrane and applying a tensile pressure to the cells cultured in the membrane by membrane strain;
상기 커버부에 연결된 제 2 압력 조절 장치로부터 멤브레인 상부 공간에 압력을 조절하여 상기 멤브레인에서 배양된 세포에 정수압을 인가하는 단계; 를 포함하는 본 발명에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치를 이용한 세포 배양 방법을 제공한다. Adjusting the pressure in the upper space of the membrane from the second pressure regulating device connected to the cover part to apply hydrostatic pressure to the cells cultured in the membrane; And a cell culture method using the cell complex stimulation and culture apparatus according to the present invention.
본 발명에 의한 세포 배양 방법은 상기 기판에 연결된 제 1 압력 조절 장치로부터 멤브레인 하부 공간의 압력을 조절함으로써 멤브레인의 변형을 조절하여 세포에 인가되는 인장력을 조절하고, 상기 제 2 압력 조절 장치로부터 멤브레인 상부 공간에 인가되는 정수압을 필요에 따라 조절함으로써 세포에 다양한 크기의 자극을 크기를 조절하면서 인가하여 세포를 배양하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 멤브레인에 인가되는 인장력 및 정수압은 1회 또는 복수회 인가되거나, 프로그래밍된 형태로 주기적으로 인가되는 것이 가능하다.The cell culture method according to the present invention adjusts the tensile force applied to the cells by controlling the deformation of the membrane by controlling the pressure of the lower space of the membrane from the first pressure adjusting device connected to the substrate, By controlling the hydrostatic pressure applied to the space as needed, it is possible to cultivate the cells by applying various sizes of stimuli to the cells while adjusting the size thereof. Further, the tensile force and the hydrostatic pressure applied to the membrane can be applied once or plural times or periodically in a programmed form.
Claims (15)
상기 장착부에 장착되고, 바닥부; 상기 바닥부로부터 수직 방향으로 돌출 형성되는 복수개의 세포 로딩 포스트; 및 상기 바닥부에 형성되는 기공;을 포함하는 세포 로딩 지지부;
상기 장착부와 상기 세포 로딩 지지부 사이에 형성되는 밀봉재;
상기 세포 로딩 지지부의 세포 로딩 포스트가 관통되는 관통구; 및 상기 관통구에 형성되는 세포 배양을 위한 멤브레인;을 포함하는 세포 로딩부; 및
상기 세포 로딩부를 커버하는 커버부; 를 포함하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
A substrate including a mounting portion at a central portion thereof;
A mounting portion mounted on the mounting portion; A plurality of cell loading posts protruding from the bottom in the vertical direction; And a pore formed in the bottom portion;
A sealing member formed between the mounting portion and the cell loading support portion;
A through hole through which the cell loading post of the cell loading support penetrates; And a membrane for cell culture formed in the through-hole; And
A cover part covering the cell loading part; And a cell culture system.
상기 세포 로딩 포스트는 상기 관통구 경계로부터 간격을 두고 상기 관통구를 관통하는 것인 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cell loading post penetrates the through-hole at an interval from the through-hole boundary.
상기 세포 로딩 포스트와 상기 관통구 경계와의 간격은 1 mm 내지 10 mm 인 것인 세포 복합 자극 및 배양 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the distance between the cell loading post and the perforation boundary is between 1 mm and 10 mm.
상기 세포 로딩 지지부는 상기 기판의 바닥부로부터 이격되어 상기 기판의 장착부에 장착되는 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치
The method according to claim 1,
Wherein the cell loading support is mounted on a mounting portion of the substrate spaced apart from a bottom portion of the substrate.
상기 기판은 상기 기판 바닥부와 상기 세포 로딩 지지부 하부의 공간을 외부와 연통하는 기판 포트를 포함하고, 상기 기판 포트는 제 1 압력 조절 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate includes a substrate port communicating with a space between the bottom of the substrate and a space below the cell loading support, and the substrate port is connected to the first pressure regulating device.
상기 커버부는 커버부 포트를 포함하고, 상기 커버부 포트는 제 2 압력 조절 장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the cover portion includes a cover portion port and the cover portion port is connected to a second pressure regulating device.
상기 제 1 압력 조절 장치 및 상기 제 2 압력 조절 장치와 연결되는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 5 or 6,
Further comprising a controller connected to the first pressure regulating device and the second pressure regulating device.
상기 멤브레인은 시트, 필름, 발포체, 스폰지 또는 그 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane is selected from the group consisting of a sheet, a film, a foam, a sponge, or a combination thereof.
상기 멤브레인이 생물학적, 반합성 멤브레인 또는 합성 재료로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane is selected from the group consisting of biological, semisynthetic membranes or synthetic materials.
상기 생물학적 멤브레인은 인간 양막 멤브레인, 무세포 진피, 소장 점막하(SIS) 멤브레인, 또는 그 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the biological membrane is selected from the group consisting of a human amnion membrane, an acellular dermis, a small intestine submucosa (SIS) membrane, or a combination thereof.
상기 반합성 재료는 폴리락트산, 폴리글리콜산, 히알루론산 및/또는 그 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the semi-synthetic material is selected from the group consisting of polylactic acid, polyglycolic acid, hyaluronic acid, and / or combinations thereof.
상기 합성 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 또는 그 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the synthetic material is selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polycarbonate, polyethylene-terephthalate, or combinations thereof.
상기 멤브레인은 투명, 반투명, 불투명, 또는 코팅된 것임을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the membrane is transparent, translucent, opaque, or coated.
상기 세포 로딩부와 상기 커버부 사이에 상부 밀봉 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세포 복합 자극 및 배양 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an upper sealing member between the cell loading part and the cover part.
상기 기판에 연결된 제 1 압력 조절 장치로부터 멤브레인 하부 공간에 압력을 조절하여 멤브레인의 변형을 유도하고, 멤브레인 변형에 의해 상기 멤브레인에서 배양된 세포에 인장 압력을 인가하는 단계;
상기 커버부에 연결된 제 2 압력 조절 장치로부터 멤브레인 상부 공간에 압력을 조절하여 상기 멤브레인에서 배양된 세포에 정수압을 인가하는 단계; 를 포함하는
제 1 항에 의한 세포 복합 자극 및 배양 장치를 이용하여 세포를 배양하는 방법.Culturing the cells in a membrane;
Adjusting a pressure in a lower space of the membrane from a first pressure regulating device connected to the substrate to induce deformation of the membrane and applying a tensile pressure to the cells cultured in the membrane by membrane strain;
Adjusting the pressure in the upper space of the membrane from the second pressure regulating device connected to the cover part to apply hydrostatic pressure to the cells cultured in the membrane; Containing
A method for culturing cells using a complex cell stimulation and culture apparatus according to claim 1.
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